(1)원자의 구성성분, (2)원자와 원소의 차이, (3)원자모형의 변천사

양성자 vs 전자 vs 중성자

양성자(proton), 중성자(neutron), 전자(electron)는 모두 원자를 구성하는 입자이며, 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

원자의 구성성분

 

양성자 : 원자의 구성을 원자핵과 전자로 나누었을 때, 원자핵을 형성하는 입자로 양(+)의 전하를 가집니다.

전하량의 크기는 1.602 x 10^-19 C으로 +부호이며,  질량은 전자보다 1836배 무겁고 양성자 수는 원자번호를 의미합니다.(양성자수 = 원자번호)

 

전자 : 원자의 구성 중 음(-)의 전하를 가지는 단위이며 전하량의 크기는 1.602 x 10-19 C으로 양성자와 동일하지만, - 부호입니다.

 

중성자 : 양성자와 함께 원자핵을 형성하는 입자이지만, 전하를 갖지 않고 있습니다. 이러한 특성 때문에 핵과 전기적인 반발력이 없어 양성자보다 훨씬 쉽게 핵변환을 일으킬 수 있으며, 이를 활용한 것이 원자력 발전(우라늄의 핵분열) 입니다.

 

구분	구성성분	전하	전하량의 크기	질량	특징
원자	양성자	+ 전하	(+) 1.602x10-19	1.67262x10-27kg (전자의 1836배)	양성자수=원자번호
	전자	- 전하	(-) 1.602x10-19	9.1x10-31kg
	중성자	없음	해당없음	1.6749x10-27kg (전자의 1839배)	원자력발전의 원리 (우라늄의 핵분열)

 

원소 vs 원자

"원소(Element)"는 물질의 종류를 분류하는 가장 작은 단위로 중성자 및 전자의 개수 유무와 상관 없이 양성자 수에 의해 규정되는 단위입니다.

 

"원자(Atom)"는 핵과 전자를 가지고 전기적으로 중성(양성자수=전자수), 화학 반응을 통해 더이상 쪼갤 수 없는 단위를 의미합니다.

 

예시) Na, Na⁺ 는 전자수가 다르더라도 양성자수가 같으므로 원소인 반면, 원자는 Na만 해당(전기적 중성)

구분	원자번호	양성자 수	전자 수	원자	원소
Na	11	11	11	O	O
Na+	11	11	10	X	O

 

원자 모형의 변천사

원자모형은 원자설에 기초하여 돌턴이 최초로 모형을 제시한 이후로 여러가지 모습을 거쳐 현대에 이르렀습니다. 연도를 일일이 암기할 필요는 없으나 각 모형을 누가 주장했는지, 어떤 실험 등을 바탕으로 주장하게 되었는지 알고있어야 합니다.

원자모형의 변천사

"돌턴의 원자모형"

1) 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 이루어 짐

2) 같은 종류의 원자는 크기와 질량이 같음

3) 원자는 없어지거나 새로 생기지 않ㅇ며, 다른 종류의 원자로 변하지 않음

4) 원자는 단단한 구 형태의 입자

 

"톰슨의 원자모형"

원자는 양전하를 띤 공모양의 원자에 전자가 건포도를 넣은 빵에서의 건포도 처럼 박혀있는 모양이며, 음극선 실험을 바탕으로 모형을 제시

 

"러더퍼드의 모형"(행성모형, 태양계모형)

태양계에서 태양을 주위로 행성들이 회전하는 것 처럼, 원자 핵을 중심으로 전자가 돌고있는 모형이며, α입자 산란실험을 바탕으로 모형 제시

 

"보어의 모형"(궤도모형)

원자핵 주위의 전자가 허용된 에너지 준위의 궤도에서 운동하고 있는 모형이며, 수소원자 선 스펙트럼 실험을 바탕으로 제시

 

"현대 모형"

원자핵 주위에 있는 전자는 그 운동량과 위치를 정확히 알 수 없어 확률적으로만 묘사되며, 파동과 같은 거을 보이고 있는 모형(불확정성의 원리를 바탕으로 제시)